硝酸装置安全管控措施

硝酸氨氧化工艺过程连续性强，自动化控制程度高，生产过程具有高温、高压、强腐蚀的特点，存在火灾爆炸危险性。经过对27万吨硝酸装置仪表SIL定级后，有13项仪表控制回路需要改进。在仪表SIL安全定级改造未完成前，硝酸装置需要严格执行安全管控措施，实时监控整个生产装置，确保装置安全稳定运行，避免事故发生。

一、装置的爆炸危险性

在27万吨硝酸装置生产中，氨、空气经催化剂的作用，在爆炸反应条件下进行氧化反应，控制条件十分严格，在操作过程中，氨、氢（NH3、H2）易形成爆炸混合物，开停车过程中易形成硝酸铵（NH4NO3）爆炸物，其爆炸危险性体现如下：

（1）氨氧化反应器系统火灾爆炸危险性

①氨易于挥发，刺激性气味浓，具有可燃性，在不同温度、压力下，具有不同的爆炸极限。必须注意，氨在混合气中的含量不得超过11.5%，否则有发生爆炸的危险。

②氢气的爆炸性

氢气用于反应系统引燃氨燃烧，氢气易燃易爆，爆炸下限为4%、上限为75%，操作处理不当，阀门未关或泄漏，极易形成爆炸混合物。

③硝酸铵的爆炸性

在氨氧化装置停车后，如果未进行清洗吹扫，残存的硝酸和泄漏氨形成硝酸铵，在开车的过程中，硝酸铵受热或者检修时碰撞，容易产生爆炸。

（2）锅炉系统的爆炸危险

系统的作用是将氨氧化反应热及时移走，副产3.8MPa、420℃的中压蒸汽供蒸汽透平使用，多余蒸汽外送到公司中压蒸汽总管上。锅炉给水系统缺水、中断或者循环泵断电停运，高温、压力报警失灵，调节阀控制不能自动开关的情形下，汽包液体大量汽化，造成汽包系统超压，锅炉会发生爆炸；锅炉炉管遭受严重冲刷腐蚀，也可能发生爆管。

二、爆炸诱发条件

从工艺过程分析，该系统发生爆炸存在2种情形，其一是物理爆炸，即废热锅炉缺水（突发性断电、控制阀关闭）、超压、超温； 其二是化学爆炸，但化爆炸必须在爆炸物和存在引爆的能量，系统可能爆炸条件的情况如下：

1.废热锅炉诱发因素

系统缺水（突发性断电、控制阀关闭）、超压、超温等，导致锅炉爆炸。

2.有化学爆炸可能的爆炸物

反应器内的氨、氢气和内部可能残存的硝酸与氨形成的硝酸铵；可能残存于反应器内的原料液氨和压缩机油；诱发条件是与系统相连运行的氨蒸发系统、氢气管线的阀门内漏或未关严，氨空比失调；开、停车后，氨氧化系统吹扫不彻底，导致在系统内残存氢气、氨、硝酸铵、有机物和杂质；以及开、停车操作程序存在错误等。

3.可能的引爆能源

有电点火源、锅炉系统热水循环热源、系统旋转构件松动或变形时碰撞产生火花、液氨与强氧化剂二氧化氮作用放热、物料输送过程中产生静电和检修设备过程中使用明火等。

三、安全控制措施

针对硝酸装置潜在的火灾爆炸危险性以及诱发条件，从设备、工艺和管理方面，实现安全控制措施：

（一）开、停车过程中安全措施

装置开车前要做好开车准备工作，调节阀、仪表、联锁调校试验合格，才能进行装置开车。

（1）氨蒸发系统

1、严格控制氨蒸发器的液位（LICA-31001），控制氨气压力（PRCA-31002），避免由于液位超高，液氨带入氧化炉，造成氨氧化爆炸。

2、严格控制氨过热器出口气氨温度（TICA-31035），要求氨氧化系统点火时，氨气温度大于80℃（低低联锁值60℃，低报警值80℃，操作指标100～140℃），避免出现氨气带液现象。

3、正常操作期间注意监控NO.1氨蒸发器（C31001A）工作情况，蒸发温度≤20℃，若液位正常，TI-31001出现上升趋势时，应及时对氨蒸发器进行排污，避免油污被氨气带到铂网上，增加氨氧化爆炸危险性。

（2）氨氧化系统

1、在系统的开、停车过程中，需要对系统进行吹扫、置换和气密性试验（按操作规程开停车即可），防止系统形成硝酸铵和产生泄漏，消除可能爆炸物。

2、氨氧化系统点火前，要对氢气进行置换；要对氨气进行置换，升温升压到点火指标要求；要根据一次空气量调节氨浓度。

3、氧化炉点前5分钟，要按要求完成以下步骤：

①关省煤器的锅炉水预热阀，调整锅炉水循环流量在850m3/h。

②启动锅炉给水泵，打开HV-31004到100%阀位（饱和蒸汽流量>18t/h），调试TV-31033阀，观察蒸汽温度是否会下降，现场确认喷水流量计有3m3/h左右流量，视情况打开汽包排污阀，稳住汽包液位。

③启动喷水泵，向低压反应水冷凝器、氧化氮分离器各喷水2m3/h，向氧化氮压缩机喷水。

④关氨回收阀，开氨放空阀HV-31005到65%阀位，调稳氨浓度。

⑤检查现场无泄漏，各阀门在开车位置，带联锁的泵在自动位置。

⑥检查每张操作画面，各监控点指标正常。检查联锁投入情况。检查调节阀设置（手动/自动）情况。

4、氧化炉点过程中

①要按“氧化炉点火通氨步骤”进行；

②稀酸分离器液位控制要有专人现场监护。

③主控人员要监护好稀酸分离器温度、氨浓度、氨温等带联锁工艺控制点，当工艺偏离操作范围时，要及时调整。

5、点火以后的操作

①点火后及时检查氢气是否切断。要打开汽包出口阀，汽包液位上升很快大于70%时，需打开汽包南面排污阀降低液位小于70%。（避免蒸汽带水到汽轮机）

②点火后15分钟应关闭汽包底部蒸汽预热阀；而汽包的饱和蒸汽出口管上的预热阀需保持开状态。

③密切关注过热蒸汽出口温度的升降情况，严格控制过热蒸汽不得超过500℃，此时外供蒸汽压力低于自产蒸汽，输出蒸汽温度的操作控制不易平稳，调节控制过程中要缓慢耐心。

④点火后，应及时对氧化氮分离器中酸的NH4+进行取样分析，当NH4+≤50mg/l时停止低压反应水冷凝器和氧化氮分离器的喷水，当≤20 mg/l时停止氧化氮压缩机的喷水。（正常时应在10分钟左右NH4+降至10 mg/l以下，若30分钟后仍高于30 mg/l时，说明氧化炉工况不好，应分析检查停车，一般大部分问题出现在铂网上）

⑤氧化反应温度应在几分钟内上升至600℃以上，逐渐提高氨浓度，使铂网温度达到860℃，及时投用炉温低联锁和其它联锁，以保证装置的安全；

⑥按时巡检，发现工况异常，要及时向上级汇报。

（3）锅炉系统

1、按开车程序，建立锅炉水循环系统，锅炉升温升压。

①通过除氧器（Y31008）向锅炉系统供水，在加水过程中，要及时投运除氧器，保证水O2含量小于20PPb。

②打开省煤器（C31008）和汽包（Y31003）的排气阀，当省煤器排气阀冒出水时，将其关闭。

③启动锅炉循环水泵（J31002A、B）。

④慢慢打开加热蒸汽阀门，按锅炉升温升压曲线进行。当汽包压力达0.1MPa时，关闭排气阀。应该注意，升温升压时间一定不能少于8小时，开始时，升温速度10℃/h，当压力达1.0MPa时，升温速度50℃/h，最后将压力升到3.0MPa。

2、严格控制锅炉给水水质，避免劣质水对锅炉炉管的腐蚀，根据水分析数据及时调整汽包加药量及除氧器压力，对系统进行定期排污和连续性排污工作。

（二）装置正常生产期间安全措施

1、装置正常生产期间，要保证与氨系统、氨氧化、锅炉系统相关的联锁在“投用”状态。

2、要密切关注SIL定级联锁相关工艺指标的变化状况，当工艺指标发生变化时，要及时对应调整。

（三）设备与仪表安全措施

（1）仪表安全措施

①开车前对系统的液位、压力及其联锁报警系统进行检查、调试和校验。

②装置运行过程中不允许随意切除联锁。

③不允许随意修改仪表报警、联锁值。

④熟悉可燃、有毒有害气体监测器位置，但可燃、有毒有害气体报警时，能够正确处置。

⑤车间要建立健全压力表、温度表设备台账，并按检定周期及时校验和更新台账。

⑥对现场损坏仪表要及时更换。

⑦要实时监控视频系统，发现异常及时汇报。

（2）电气系统安全措施

①锅炉水循环泵、锅炉给水泵实行双回路电源供电；

②定期对系统设备的静电接地装置进行检测。

（3）设备安全措施

①车间要建立健全设备管理台账，按设备大、中修维护保养计划，定期对设备进行检维修，并且及时更新台账。

②车间要建立健全安全阀管理台账，并按检定周期及时校验和更新台账。

③严格执行操作法、安全规程、设备检修规程及有关设备维护方面的制度。

④经常检查设备连接部分及固定螺栓是否松动，保温层是否有损坏脱落现象。

⑤经常检查设备温度、压力、电流是否在规定的范围内。经常检查润滑油系统，油位保持在正常范围内。

⑥及时消除跑、冒、滴、漏现象，如果不能消除者应及时向工长报告，并将设备缺陷记录在交接班记录本上。

⑦检修时，要对检修部位进行清洗、置换，要清除周围易燃物质。

⑧经常保持设备及周围环境卫生清洁。

（四）安全管理措施

（1）安全生产管理措施

严格系统开、停车的程序化管理：制定开、停车方案，指挥畅通、层次分明、责任明确，避免盲目性。

严格系统操作、培训，加强突发事故处理：强化规程教育；组织应急预案演习；严格关键程序的检查确认和特护设备管理。

现场配置的消防器材、喷淋设施、防毒面具、氧气呼吸器必须定期检查，保证好用。

（2）检修安全控制措施

完善开、停车处理方案和检修规程，要识别与系统相连物料管线，可能残存可燃物和爆炸物品等危险因素；检修作业前，应采取吹扫置换等措施消除危险因素；检修后系统必须经吹扫、试压和气密试验合格后，才能投入运行。

（3）原材料安全控制措施

重视原材料中杂质和有机物控制：对液氨过滤器中的油污定期排净；严格工艺水中氯离子含量控制等。

（4）压缩机和设备运行完好的监控管理

控制好机组密封气压力，防止压缩机油及杂技污染系统，以及系统物料反串至压缩机系统；定期对事故电源系统试验。